Поскольку медь имеет тенденцию существовать в виде оксидов в воздухе, что серьезно влияет на паяемость и электрические свойства печатной платы, печатная плата нуждается в поверхностной обработке. Если поверхность печатной платы не обработана, легко возникают проблемы с пайкой, а в тяжелых случаях контактные площадки и компоненты не могут быть припаяны. Обработка поверхности печатной платы относится к процессу искусственного формирования поверхностного слоя на печатной плате. Целью обработки поверхности является обеспечение хорошей паяемости или электрических свойств печатной платы. Существует множество видов обработки поверхности печатных плат.
1. Выравнивание припоя горячим воздухом (известное как HASL)
Это процесс нанесения расплавленного оловянно-свинцового припоя на поверхность печатной платы и сплющивания (продувки) его нагретым сжатым воздухом с образованием слоя покрытия, который не только устойчив к окислению меди, но и обеспечивает хорошую паяемость. В этом процессе необходимо освоить следующие важные параметры: температура сварки, температура воздуха воздушного ножа, давление воздушного ножа, время пайки погружением, скорость подъема и т. д.
Выравнивание горячим воздухом в настоящее время широко используется в процессе SMT. При выравнивании печатных плат горячим воздухом можно выделить три основных момента:
Печатная плата должна быть погружена в расплавленный припой;
1.Нож ветра выдувает жидкий припой до того, как припой затвердеет;
2.Нож ветра может свести к минимуму мениск припоя на поверхности меди и предотвратить перемычку припоя.
Преимущества HASL
Относительно длительный срок хранения.
Хорошее смачивание прокладок и медное покрытие.
Бессвинцовый (совместимый с RoHS) вариант широко доступен.
Зрелая технология.
Низкая стоимость.
Отлично подходит для визуального осмотра и электрических испытаний.
Недостатки HASL
Не подходит для склеивания проволоки.
Плохая плоскостность из-за естественного мениска расплавленного припоя.
Не подходит для емкостных сенсорных переключателей.
Для особо тонких панелей HASL может не подойти. Высокая температура ванны может привести к деформации доски
2.OSP (органическая защитная пленка)
OSP — это аббревиатура от Organic Spieability Preservatives, также известная как Preflux. Короче говоря, OSP распыляется на поверхность медных прокладок, чтобы обеспечить защитную пленку из органических химикатов. Этот слой пленки должен обладать характеристиками стойкости к окислению, стойкости к тепловому удару, влагостойкости и т. Д., для защиты поверхности меди от ржавчины (окисления или вулканизации и т. Д.) В обычной среде. Однако при последующей высокотемпературной пайке эта защитная пленка должна быть легко удалена флюсом, чтобы открытую чистую медную поверхность можно было немедленно объединить с расплавленным припоем, чтобы сформировать прочное паяное соединение за очень короткое время. Другими словами, роль OSP заключается в том, чтобы действовать как барьер между медью и воздухом.
Общий процесс OSP: обезжиривание > микротравление >кислотная очистка > очистка чистой водой > органическое покрытие > очистка.
Преимущества ОСП
Просто и дешево; Отделка поверхности просто напыляется.
Поверхность колодки очень гладкая, плоскостность сравнима с ENIG.
Не содержит свинца (соответствует требованиям RoHS) и не наносит вреда окружающей среде.
Переработка.
Недостатки OSP
Плохая смачиваемость.
Прозрачная и тонкая природа пленки означает, что трудно оценить качество с помощью визуального осмотра и проведения внутрисхемных испытаний.
Низкий срок службы, высокие требования к хранению и обращению.
Плохая защита от сквозных отверстий.
3. Иммерсионное серебро
Серебро обладает стабильными химическими свойствами. Даже если печатная плата, обработанная методом иммерсионного серебра, подвергается воздействию тепла, влажности и загрязнения, она все равно может обеспечить хорошие электрические свойства и сохранить хорошую паяемость, даже если потеряет свой блеск. Иммерсионное серебро представляет собой реакцию вытеснения, непосредственно покрывающую медь слоем чистого серебра. Иногда иммерсионное серебро сочетают с покрытием OSP, чтобы предотвратить реакцию серебра с сульфидами в окружающей среде.
Преимущества иммерсионного серебра
Высокая паяемость.
Хорошая плоскостность поверхности
Низкая стоимость и отсутствие свинца (соответствует требованиям RoHS).
Подходит для склеивания алюминиевой проволоки.
Недостатки иммерсионного серебра
Высокие требования к хранению. Легко загрязняется.
Короткое монтажное окно после извлечения из упаковки.
Трудно поддается электрическим испытаниям.
4.Иммерсионная олово
Поскольку все припои основаны на олове, слой олова может соответствовать любому типу припоя. После добавления органических добавок в раствор для погружения олова структура слоя олова приобретает зернистую структуру, которая преодолевает проблемы, вызванные миграцией оловянных усов и олова, а также обладает хорошей термической стабильностью и паяемостью.
Преимущества иммерсионной жести
Подходит для горизонтальной производственной линии.
Подходит для тонкой обработки следов, подходит для бессвинцовой пайки, особенно для технологии обжима.
Очень хорошая плоскостность, подходит для SMT.
Недостатки иммерсионной жести
Высокие условия хранения, от отпечатков пальцев может произойти потускнение.
Оловянные усы могут вызвать короткое замыкание и проблемы с паяными соединениями, поэтому срок годности сокращается.
Трудно поддается электрическим испытаниям.
Процесс включает канцероген.
5. Иммерсионное золото (ENIG)
ENIG, или химическое никелевое иммерсионное золото, представляет собой широко используемое покрытие для обработки поверхности, состоящее из двух металлических слоев. Никель осаждается непосредственно на медь, которая затем покрывается атомами золота посредством реакции замещения. Толщина внутреннего слоя Ni обычно составляет 3 ~ 6 мкм, а толщина осаждения внешнего слоя Au обычно составляет 0,05 ~ 0,1 мкм. Ni forms a barrier layer between solder and copper. The role of Au is to prevent Ni oxidation during storage, resulting in a long shelf-life but the immersion gold process also produces excellent surface planarity.
Процесс обработки ENIG выглядит следующим образом: очистка –>травление –> катализатор –> химическое никелирование –> иммерсионное золото –> чистящие остатки
Преимущества иммерсионного золота (ENIG)
Подходит для бессвинцовой пайки (в соответствии с требованиями RoHS).
Отличная плоскостность поверхности.
Длительный срок хранения, поверхность прочная.
Подходит для склеивания алюминиевой проволоки.
Недостатки иммерсионного золота (ENIG)
Дорого, использует золото.
Процесс сложный и трудно контролируемый.
Склонен к эффекту черной подушечки.
6. Электролитический никель/золото (твердое золото/мягкое золото)
Электролитическое никелевое золото делится на «твердое золото» и «мягкое золото». Твердое золото имеет более низкую чистоту и обычно используется для золотых пальцев (разъемы по краям печатных плат), контактов печатных плат или других изнашиваемых областей. Толщина золота может варьироваться в зависимости от требований. Мягкое золото чище и часто используется при склеивании проволоки.
Преимущества электролитического никеля / золота
Более длительный срок хранения.
Подходит для контактных выключателей и склеивания проводов.
Твердое золото подходит для электрических испытаний.
Не содержит свинца (соответствует требованиям RoHS).
Недостаток электролитического никеля / золота
Самая дорогая отделка поверхности
Гальваническое покрытие золотого пальца требует дополнительного токопроводящего следа.
Твердое золото имеет плохую паяемость. Из-за толщины золота более толстые слои сложнее припаивать.
7. ЭНЕПИГG
Химическое никелевое химическое палладиевое иммерсионное золото, или ENEPIG, начинает все чаще использоваться в качестве отделки поверхности печатных плат. По сравнению с ENIG, ENEPIG имеет дополнительный слой палладия между никелем и золотом, который дополнительно защищает слой никеля от коррозии, предотвращая появление черной прокладки, которая может возникнуть при покрытии ENIG. Толщина осаждения Ni составляет около 3 ~ 6 мкм, толщина палладия составляет около 0,1 ~ 0,5 мкм, а толщина золота составляет 0,02 ~ 0,1 мкм. Хотя толщина слоя золота меньше, чем у ENIG, ENEPIG дороже. Однако недавнее падение стоимости палладия сделало ENEPIG более доступным.
Преимущества никель-палладия (ENEPIG)
Все преимущества ENIG без проблем с черной прокладкой.
Больше подходит для склеивания проволоки, чем ENIG.
Отсутствие риска коррозии.
Длительный срок хранения. Не содержит свинца (соответствует требованиям RoHS).
Недостатки никель-палладия (ENEPIG)
Сложный процесс.
Трудно контролировать.
Высокая стоимость.
ENEPIG является относительно новым методом и не является зрелым.